PCB를 설계할 때 고려해야 할 가장 기본적인 질문 중 하나는 배선층, 접지면 및 전원면과 인쇄 회로 기판 배선층, 접지면 및 전원면에 필요한 회로 기능 요구 사항을 구현하는 것입니다. 레이어 수와 회로 기능, 신호 무결성, EMI, EMC, 제조 비용 및 기타 요구 사항을 평면적으로 결정합니다.
대부분의 설계에는 PCB 성능 요구 사항, 목표 비용, 제조 기술 및 시스템 복잡성에 대한 많은 상충되는 요구 사항이 있습니다. PCB의 적층 설계는 일반적으로 다양한 요소를 고려한 후 타협 결정입니다. 고속 디지털 회로와 위스커 회로는 일반적으로 다층 기판으로 설계됩니다.
계단식 설계의 8가지 원칙은 다음과 같습니다.
1. D박리
다층 PCB에는 일반적으로 신호층(S), 전원 공급 장치(P) 평면 및 접지(GND) 평면이 있습니다. 전원 평면과 GROUND 평면은 일반적으로 인접한 신호 라인의 전류에 대한 우수한 저임피던스 전류 반환 경로를 제공하는 분할되지 않은 솔리드 평면입니다.
대부분의 신호 레이어는 이러한 전원 또는 접지 기준면 레이어 사이에 위치하여 대칭 또는 비대칭 줄무늬 라인을 형성합니다. 다층 PCB의 상단 및 하단 레이어는 일반적으로 구성 요소 및 소량의 배선을 배치하는 데 사용됩니다. 이러한 신호의 배선은 배선으로 인한 직접적인 방사를 줄이기 위해 너무 길지 않아야 합니다.
2. 단일 전원 기준면 결정
디커플링 커패시터를 사용하는 것은 전원 공급 장치 무결성을 해결하기 위한 중요한 조치입니다. 디커플링 커패시터는 PCB의 상단과 하단에만 배치할 수 있습니다. 디커플링 커패시터, 솔더 패드 및 홀 패스의 라우팅은 디커플링 커패시터의 효과에 심각한 영향을 미치므로 디커플링 커패시터의 라우팅은 가능한 짧고 넓어야 하며 홀에 연결된 와이어는 반드시 고려해야 합니다. 그것도 최대한 짧게. 예를 들어, 고속 디지털 회로에서는 디커플링 커패시터를 PCB의 최상층에 배치하고, 레이어 2를 고속 디지털 회로(예: 프로세서)에 전력 레이어인 레이어 3으로 할당할 수 있습니다. 신호 레이어로 레이어 4는 고속 디지털 회로 접지로 사용됩니다.
또한, 동일한 고속 디지털 장치에 의해 구동되는 신호 라우팅이 기준 평면과 동일한 전력 계층을 사용하는지 확인해야 하며, 이 전력 계층은 고속 디지털 장치의 전원 공급 장치 계층입니다.
3. 다중 전력 기준면 결정
다중 전력 기준면은 서로 다른 전압을 갖는 여러 개의 솔리드 영역으로 분할됩니다. 신호 레이어가 다중 전력 레이어에 인접한 경우 인근 신호 레이어의 신호 전류는 만족스럽지 못한 복귀 경로를 만나 리턴 경로에 간격이 발생하게 됩니다.
고속 디지털 신호의 경우 이러한 무리한 복귀 경로 설계는 심각한 문제를 일으킬 수 있으므로 고속 디지털 신호 배선은 다중 전원 기준면에서 멀리 떨어져 있어야 합니다.
4.여러 접지 참조 평면 결정
다중 접지 기준 평면(접지 평면)은 공통 모드 EMl을 줄일 수 있는 우수한 저임피던스 전류 복귀 경로를 제공할 수 있습니다. 접지면과 전원면은 긴밀하게 결합되어야 하며, 신호 레이어는 인접한 기준면에 긴밀하게 결합되어야 합니다. 이는 층 사이의 매체 두께를 줄임으로써 달성될 수 있습니다.
5. 배선 조합을 합리적으로 설계하십시오.
신호 경로에 걸쳐 있는 두 레이어를 "배선 조합"이라고 합니다. 최상의 배선 조합은 반환 전류가 한 기준 평면에서 다른 기준 평면으로 흐르는 것을 방지하고 대신 한 기준 평면의 한 지점(면)에서 다른 지점으로 흐르도록 설계되었습니다. 복잡한 배선을 완성하기 위해서는 배선의 층간 변환이 불가피하다. 신호가 레이어 간에 변환될 때 반환 전류가 한 기준 평면에서 다른 기준 평면으로 원활하게 흐르도록 보장되어야 합니다. 설계에서는 인접한 레이어를 배선 조합으로 간주하는 것이 합리적입니다.
신호 경로가 여러 레이어에 걸쳐 있어야 하는 경우 일반적으로 이를 배선 조합으로 사용하는 것은 합리적인 설계가 아닙니다. 여러 레이어를 통한 경로는 반환 전류에 대해 고르지 않기 때문입니다. 스루홀 근처에 디커플링 커패시터를 배치하거나 기준면 사이의 매체 두께를 줄임으로써 스프링을 줄일 수 있지만 이는 좋은 설계가 아닙니다.
6.배선 방향 설정
동일한 신호 레이어에 배선 방향을 설정하는 경우 대부분의 배선 방향이 일관되어야 하며 인접한 신호 레이어의 배선 방향과 직교해야 합니다. 예를 들어, 하나의 신호 레이어의 배선 방향은 'Y축' 방향으로 설정되고, 인접한 다른 신호 레이어의 배선 방향은 'X축' 방향으로 설정될 수 있다.
7. 에이짝수층 구조를 채택했습니다.
설계된 PCB 라미네이션에서 고전적인 라미네이션 디자인이 홀수 레이어가 아닌 거의 모두 짝수 레이어라는 것을 알 수 있습니다. 이 현상은 다양한 요인으로 인해 발생합니다.
인쇄 회로 기판의 제조 공정에서 우리는 회로 기판의 모든 전도성 층이 코어 층에 저장된다는 것을 알 수 있으며, 코어 층의 재료는 일반적으로 코어 층을 최대한 사용할 때 양면 클래딩 보드입니다. , 인쇄 회로 기판의 전도성 층은 균일합니다.
레이어 인쇄 회로 기판이라도 비용 이점이 있습니다. 미디어 레이어와 구리 클래딩이 없기 때문에 PCB 원자재의 홀수 레이어 비용은 PCB 짝수 레이어 비용보다 약간 낮습니다. 그러나 ODd 레이어 PCB는 코어 레이어 구조 프로세스를 기반으로 비표준 적층 코어 레이어 접합 프로세스를 추가해야 하기 때문에 ODd 레이어 PCB의 처리 비용은 짝수 레이어 PCB의 처리 비용보다 분명히 높습니다. 일반적인 코어 레이어 구조와 비교하여 코어 레이어 구조 외부에 구리 클래딩을 추가하면 생산 효율성이 낮아지고 생산 주기가 길어집니다. 라미네이팅에 앞서 외부 코어 레이어에 추가 가공이 필요하므로 외부 레이어가 긁히거나 잘못 에칭될 위험이 높아집니다. 외부 핸들링이 증가하면 제조 비용이 크게 증가합니다.
다층 회로 접합 공정 후 인쇄 회로 기판의 내부 및 외부 층이 냉각되면 적층 장력의 차이로 인해 인쇄 회로 기판의 굽힘 정도가 달라집니다. 그리고 기판의 두께가 증가할수록 두 가지 다른 구조를 가진 복합 인쇄회로기판이 휘어질 위험도 높아집니다. 홀수층 회로 기판은 구부러지기 쉽고, 짝수층 인쇄 회로 기판은 구부러짐을 방지할 수 있습니다.
홀수 개의 전력 레이어와 짝수 개의 신호 레이어로 인쇄 회로 기판을 설계하는 경우 전력 레이어를 추가하는 방법을 채택할 수 있습니다. 또 다른 간단한 방법은 다른 설정을 변경하지 않고 스택 중간에 접지 레이어를 추가하는 것입니다. 즉, PCB를 홀수개의 층으로 배선한 후, 중간에 접지층을 이중화하는 것이다.
8. 비용 고려
제조 비용 측면에서 다층 회로 기판은 동일한 PCB 면적을 갖는 단일 및 이중층 회로 기판보다 확실히 더 비싸며, 층이 많을수록 비용이 높아집니다. 그러나 회로 기능 구현 및 회로 기판 소형화를 고려할 때 신호 무결성, EMl, EMC 및 기타 성능 지표를 보장하려면 가능한 한 다층 회로 기판을 사용해야 합니다. 전반적으로 다층 회로 기판과 단층 및 2층 회로 기판의 비용 차이는 예상보다 그리 높지 않습니다.